引用本文： 陽水發, 易陽艷. 脂肪干細胞構建可注射型組織工程脂肪的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(2): 245-249. doi: 10.7507/1002-1892.20150051 復制
先天性和獲得性軟組織缺損臨床常見，面部年輕化以及整形外科中隆乳等需求也越來越多。目前臨床對于這類問題的治療方法存在一定局限：注射透明質酸或膠原填充效果維持時間短，植入假體填充效果不自然，自體脂肪移植由于缺乏微血管而再吸收率高[1-3]。以脂肪干細胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）作為種子細胞，復合可注射型支架構建組織工程脂肪有可能解決這類問題，其具有以下優勢：可穩定存活，具有結構和功能雙重修復作用，采用自體種子細胞不產生免疫排斥，無需開放式外科手術，可滿足各種形狀的填充需要。構建可注射型組織工程脂肪是將成脂誘導分化的ADSCs與可注射型三維支架復合，輔以生長因子促進成活。現對ADSCs構建可注射型組織工程脂肪的研究進展作一綜述。
1 種子細胞
構建組織工程脂肪需要有合適的種子細胞，Zuk等[4]首次從脂肪組織中分離出ADSCs，為組織工程提供了一個新的種子細胞來源。
1.1 ADSCs基本特性及優勢
Tang等[5]通過基因標記技術證實，ADSCs以干細胞巢形式分布于脂肪組織血管系統周圍的間隙中。在吸脂術獲得的脂肪抽吸物中，ADSCs含量可達2%左右[6]。因脂肪組織占人體組織比例較高，所以其可能是人體中最大的成體干細胞庫。干細胞作為種子細胞的前提是具有多向分化潛能，而ADSCs能向脂肪細胞、成骨細胞、軟骨細胞、心肌細胞、血管內皮細胞等間葉組織細胞分化，且誘導條件已經明確 [7-8]。另外，ADSCs還能向具有內分泌功能的內臟器官組織細胞分化，在特定培養基中可分化為具有肝細胞表型和功能的肝細胞 [9-10]。Kajiyama等[11]將導入Pdx1基因的ADSCs注射至小鼠尾靜脈，結果顯示ADSCs定植于小鼠胰腺組織中，并分化為分泌胰島素的細胞，提示其可用于修復胰腺組織治療糖尿病。
ADSCs的內分泌功能有利于其參與構建組織工程脂肪。ADSCs能分泌多種促血管形成細胞因子，如VEGF、bFGF、HGF、IGF-1等[7, 12]。而且在缺血缺氧環境下，ADSCs分泌VEGF等促血管形成因子的能力增強，有利于移植物早期存活[13]。同時，付冰川等[14]在對新鮮分離的脂肪基質血管層細胞影響脂肪移植存活的研究中，通過Dil示蹤發現，新生血管中部分血管內皮細胞由移植的ADSCs分化而來。說明ADSCs通過分化為血管內皮細胞的直接作用，以及分泌促血管生成因子的間接作用，參與移植物中的血管化過程。ADSCs的內分泌功能還體現在一些復雜的分泌行為。Rigotti等[15]對受放射性損傷的患者乳房進行脂肪移植后，觀察到明顯的乳房組織再生和不同階段向脂肪細胞分化的前體細胞。這種新生組織可能由移植脂肪中的ADSCs分化而來，或是宿主本身的ADSCs被調動至受損部位。目前認為調動宿主本身的ADSCs修復受損部位存在較大可能性，即富含ADSCs的移植脂肪在局部通過干細胞巢原理，調動內源性干細胞資源來再生乳腺組織。干細胞巢理論認為移植的干細胞會形成一個異位干細胞巢，通過分泌復雜的細胞因子至周圍組織液，促進新生血管生成和活化宿主自身內源性干細胞和前體細胞，從而促進移植組織的存活[16]。
因此，ADSCs因具有數量充足、獲取方便，有多向分化潛能、分泌功能，可促進移植物存活的特性，被認為是脂肪組織工程最有前景的種子細胞。
1.2 ADSCs獲取、純化及擴增方法優化
ADSCs分離培養的經典方法為酶消化法，即通過將低負壓注射器抽脂獲得的脂肪顆粒進行膠原酶消化，獲得富含ADSCs的基質血管成分，培養擴增并自然純化。除了酶消化法，Bianchi等[7]報道了一種通過溫和機械力從脂肪抽吸物中獲取脂肪和ADSCs的方法。它是采用該項目組的Lipogems專利系統將脂肪抽吸物加工處理成細小脂肪顆粒，將脂肪顆粒直接接種于培養基即可使ADSCs貼壁。經對比發現，Lipogems加工的脂肪顆粒獲得的ADSCs密度高于傳統脂肪抽吸物，而且ADSCs中VEGF、HGF等促血管生成因子表達水平也顯著高于酶消化法。該方法可能改進人ADSCs的獲取、純化和擴增流程。
2 可注射型組織工程支架
脂肪組織工程需將種子細胞種植于三維支架上，然后將這該支架復合物植入至體內。目前認為對于臨床上修復軟組織缺損和整形填充，可注射型凝膠為較適宜的支架材料，由此構建的可注射型軟組織填充物可多次注射用于大體積隆乳，且修復不規則缺損效果更好。
2.1 可注射型支架材料
2.1.1 膠原蛋白水凝膠
以膠原蛋白為主要組分構建的水凝膠，可根據膠原類型分為Ⅰ型膠原蛋白水凝膠和Ⅱ型膠原蛋白水凝膠。Ⅰ型膠原蛋白較Ⅱ型膠原蛋白更易獲取，組織內含量更多，因此研究較多。Neuss等[17]將人ADSCs與Ⅰ型膠原蛋白復合后體外培養，結果顯示ADSCs可黏附于該材料上，并保持良好的增殖生長能力。張云松等[18]以Ⅰ型膠原支架與成脂誘導后的ADSCs復合，然后植入裸鼠體內，觀察到具有三維結構及功能的新生脂肪組織形成。膠原蛋白水凝膠具有良好的親水性和孔隙率，與ADSCs復合后營養滲透良好，微循環豐富，有利于細胞增殖和分化。Shaterian等[19]研究建立了膠原蛋白復合細胞模型，1周后即可觀察到新生血管形成，最終與宿主形成了豐富血管吻合。另外，膠原水凝膠中加入明膠微球封裝的bFGF，可形成生長因子緩釋系統，研究表明其能促進組織工程脂肪的血管化形成[20]。
2.1.2 纖維蛋白膠（fibrin
sealant，FS） FS是由血漿中的纖維蛋白原和凝血酶混合后聚合而成的凝膠，通過雙聯注射器即可實現注射移植。Verseijden等[21]將ADSCs與FS復合植入小鼠體內，構建可注射型組織工程脂肪，結果顯示形成的脂肪組織微血管密度明顯高于無支架材料對照組；并且體外實驗也證實ADSCs與FS復合后，VEGF和HGF分泌量明顯高于對照組，成脂轉錄因子過氧化物酶體增殖物激活受體也表達上調。國內張云松等[22]也開展了人ADSCs與FS復合構建可注射型組織工程脂肪的研究，結果顯示在裸鼠體內長出了血管化良好的脂肪組織新生物，并且FS空白支架組在12周后已完全降解，未對周圍組織造成損傷。許兆峰等[23]也進行了類似研究，發現移植6個月后 ADSCs與FS復合組移植物存活且血管化良好。但類似研究中注射的組織量較少，如何促進大劑量注射組織的存活率、增加新生脂肪組織的組織量是亟待解決的問題。
2.1.3 復合水凝膠
單純組分的水凝膠力學強度和降解速度存在局限，通過與其他材料復合能優化其性能。① 透明質酸衍生物：透明質酸是一種重要的細胞外基質，國外研究人員將其與聚N-異丙基丙烯酰胺聚合形成水凝膠，以降低透明質酸降解速度，構造出一種熱敏性可注射型脂肪組織工程支架，將該水凝膠支架與ADSCs復合后植入動物體內顯示細胞相容性良好，新生物存活良好[24]。② Ⅰ型膠原蛋白-纖維蛋白復合水凝膠及Ⅱ型膠原蛋白-海藻酸鹽復合水凝膠：這兩種水凝膠用于軟骨組織工程的研究已有報道，膠原蛋白與纖維蛋白形成復合物后可減慢降解速度，與海藻酸鹽形成復合物后可增加力學強度，已廣泛用于脂肪組織工程研究中[25]。③ 聚L-谷氨酸/海藻酸鈉可注射凝膠：聚L-谷氨酸與海藻酸鈉共價交聯后合成可注射水凝膠，該復合材料較單純的聚L-谷氨酸具有更好的降解可控性和組織黏附性，體外實驗顯示該水凝膠支架與ADSCs具有良好的細胞相容性，不過尚缺乏長時間的體內觀察[26]。
2.1.4 脫細胞脂肪基質
組織工程研究中脫細胞基質應用越來越受到重視。近年國內外學者以脫細胞脂肪基質作為支架構建可注射型組織工程脂肪，用于修復軟組織重建[27-28]。研究通過物理和化學方法脫去脂肪組織中的細胞和油脂成分，最后粉碎成顆粒狀，使膠原結構改變以減弱酶降解性，并與ADSCs復合后注射植入大鼠體內，結果顯示了良好的組織相容性和穩定性，移植物內部脂肪形成良好，微血管豐富，并且免疫原性弱，無明顯炎性反應。
2.2 “活性細胞支架”假說
將ADSCs加入脂肪顆粒中進行的脂肪移植技術稱為細胞輔助脂肪移植術（cell-assisted lipotransfer,CAL），相比單純脂肪顆粒移植具有更高存活率[29-30]。CAL中的脂肪顆粒提供ADSCs貼附、支撐，營造適合ADSCs生長和成脂分化的微環境，并在一定時期后被ADSCs增殖而來的成熟脂肪細胞更替。與組織工程構建的各要素對比發現，CAL中的脂肪顆粒起到了類似脂肪組織工程中支架材料的作用，并且脂肪顆粒中成熟脂肪細胞可通過旁分泌或信號接觸而促進ADSCs成脂分化。因此，脂肪顆粒可以理解為是一種特殊的可注射型“活性細胞支架”，CAL則是一種簡化的脂肪組織工程，即種子細胞+可注射型“活性細胞支架”，相比完整的脂肪組織工程，其缺少生長因子要素，由此推測在CAL中引入促血管形成生長因子可能會使移植存活率增加。
3 調控ADSCs成脂分化的方法
構建的組織工程脂肪作為軟組織填充物植入體內后，ADSCs需要向脂肪細胞定向分化才能發揮修復作用。目前脂肪組織工程研究中普遍采用體外化學誘導法，ADSCs在加入地塞米松、胰島素、3-異丁基-1-甲基黃嘌呤、吲哚美辛的培養基中可分化為脂肪細胞。另外，最新研究顯示BMP-4也能通過上調過氧化物酶體增殖物激活受體C基因來促進ADSCs向脂肪細胞分化[31]。構建組織工程脂肪過程中，ADSCs由誘導培養基成脂誘導一段時間再與三維支架復合，植入體內后即開始向成熟脂肪細胞轉化。化學誘導法具有簡單高效的優點，缺點是高濃度試劑對人體可能存在毒性。
共培養作為一種有別于化學誘導法的生物誘導方式逐漸成為研究熱點。Wang等[32]的研究證實，ADSCs與嗅鞘細胞共培養過程中可成功分化為嗅鞘樣細胞。許海委等[33]將兔來源ADSCs與軟骨細胞共培養后也表達軟骨細胞標記物。對共培養誘導分化機制進行的研究提示，共培養可能是通過旁分泌、細胞間接觸作用和縫隙連接這3種機制發揮誘導作用，可能成為組織工程中誘導種子細胞定向分化的有效方法。但目前尚缺乏將ADSCs與成熟脂肪細胞共培養誘導其向脂肪細胞分化的研究報道，特別是比較共培養和化學誘導法的成脂效率，仍需更多研究。
4 促進組織工程脂肪存活的策略
脂肪組織具有豐富的毛細血管網，以直接營養脂肪細胞。因此，構造微血管化結構保證充足血供，對促進組織工程脂肪的穩定存活具有重要影響[34]。目前研究較多的是采用不同方式引入促血管化的生長因子。
4.1 促血管生成相關因子
4.1.1 VEGF
VEGF具有直接且專一的促進內皮細胞增生、加速新生血管形成的作用。外源性VEGF降解速度快、半衰期短，很難維持穩定的作用濃度。黎洪棉等[35]利用FS具有緩釋作用的特性，將ADSCs與含有外源性VEGF的FS支架復合，注射植入裸鼠體內后觀察顯示，該方法對于增加組織血管化和脂肪組織形成有效。楊波等[36]通過將腺病毒介導VEGF基因導入ADSCs后，與支架復合構建組織工程脂肪，結果顯示移植物血管密度較未轉染組顯著增加，新生物質量也得到提高，說明在組織工程脂肪移植后穩定提供VEGF刺激可促進血管形成，從而提高移植物存活率。
4.1.2 其他生長因子
① 肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）：研究顯示HGF相比VEGF具有更強大的促血管生成作用[37]。王有虎等[38]利用重組腺病毒介導HGF成功轉染鼠MSCs，結果顯示攜帶HGF基因的MSCs能促進移植顆粒脂肪新生血管形成。但目前HGF轉染ADSCs的研究仍局限于體外階段，對于導入該基因后對脂肪組織工程體內促血管作用以及與VEGF的促血管化作用對比均需要進一步研究。② 富血小板血漿：富血小板血漿含有多種高濃度生長因子，近年研究者將其與FS復合作為生長因子穩定供體，探討與ADSCs共混后注射植入動物體內構建血管化組織工程脂肪的可行性，結果顯示了較好的血管形成和較高的存活率[39]。③ 其他因子：其他促血管生成的生長因子還有bFGF、TGF-β、血管緊張素1等，它們主要以協同作用產生促血管效應，單獨研究較少。
4.2 植入方式
研究表明，改善脂肪移植植入方式對增加血運有一定幫助[40]。將組織工程脂肪注射入不同層次腔隙中，增加移植物與周圍宿主組織的接觸面，可明顯改善移植物早期的血氧供應。此外，對宿主植入部位采用預擴張技術減輕植入物所受張力，即預先采用擴張器或注射可被降解的組織以作為臨時填充物，可改善移植物血運重建，也為組織再生預留了充足空間，特別是隆乳等注射量較大的部位[41]。
5 總結及展望
目前ADSCs構建可注射型組織工程脂肪的基礎研究已取得了較大發展：ADSCs應用潛力已得到證實；實現可注射移植最為關鍵的支架材料涌現出較多單一水凝膠和復合水凝膠應用方案，亦有脫細胞基質支架研究；對促血管化生長因子的引入進行了多種創新，如生長因子基因導入、明膠微球緩釋等。另外，“活性細胞支架”假說以及ADSCs共培養誘導分化的理念有可能促進可注射型組織工程脂肪的構建，但尚需更多研究論證。
但將其用于臨床修復軟組織缺損和整形填充尚存在以下問題需要解決：① 體外擴增和誘導后的ADSCs移植于人體后會否產生不利影響尚不明確；② 可注射支架材料適宜不同部位和容量的軟組織填充所需要的力學強度、降解速度、孔隙率等需要詳細量化研究；③ 促血管生成因子或其基因的導入是否會產生畸變有待觀察；④ 可注射型脂肪組織工程模型主要是在小型動物體內構建，還需要更大范圍填充量、更長隨訪時間的研究。
盡管面臨這些難題，以ADSCs為種子細胞復合可注射型支架材料構建組織工程脂肪仍是極具應用潛力的研究領域，有望為修復軟組織缺損和整形填充提供優良、易操作的可注射型填充材料。
先天性和獲得性軟組織缺損臨床常見，面部年輕化以及整形外科中隆乳等需求也越來越多。目前臨床對于這類問題的治療方法存在一定局限：注射透明質酸或膠原填充效果維持時間短，植入假體填充效果不自然，自體脂肪移植由于缺乏微血管而再吸收率高[1-3]。以脂肪干細胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）作為種子細胞，復合可注射型支架構建組織工程脂肪有可能解決這類問題，其具有以下優勢：可穩定存活，具有結構和功能雙重修復作用，采用自體種子細胞不產生免疫排斥，無需開放式外科手術，可滿足各種形狀的填充需要。構建可注射型組織工程脂肪是將成脂誘導分化的ADSCs與可注射型三維支架復合，輔以生長因子促進成活。現對ADSCs構建可注射型組織工程脂肪的研究進展作一綜述。
1 種子細胞
構建組織工程脂肪需要有合適的種子細胞，Zuk等[4]首次從脂肪組織中分離出ADSCs，為組織工程提供了一個新的種子細胞來源。
1.1 ADSCs基本特性及優勢
Tang等[5]通過基因標記技術證實，ADSCs以干細胞巢形式分布于脂肪組織血管系統周圍的間隙中。在吸脂術獲得的脂肪抽吸物中，ADSCs含量可達2%左右[6]。因脂肪組織占人體組織比例較高，所以其可能是人體中最大的成體干細胞庫。干細胞作為種子細胞的前提是具有多向分化潛能，而ADSCs能向脂肪細胞、成骨細胞、軟骨細胞、心肌細胞、血管內皮細胞等間葉組織細胞分化，且誘導條件已經明確 [7-8]。另外，ADSCs還能向具有內分泌功能的內臟器官組織細胞分化，在特定培養基中可分化為具有肝細胞表型和功能的肝細胞 [9-10]。Kajiyama等[11]將導入Pdx1基因的ADSCs注射至小鼠尾靜脈，結果顯示ADSCs定植于小鼠胰腺組織中，并分化為分泌胰島素的細胞，提示其可用于修復胰腺組織治療糖尿病。
ADSCs的內分泌功能有利于其參與構建組織工程脂肪。ADSCs能分泌多種促血管形成細胞因子，如VEGF、bFGF、HGF、IGF-1等[7, 12]。而且在缺血缺氧環境下，ADSCs分泌VEGF等促血管形成因子的能力增強，有利于移植物早期存活[13]。同時，付冰川等[14]在對新鮮分離的脂肪基質血管層細胞影響脂肪移植存活的研究中，通過Dil示蹤發現，新生血管中部分血管內皮細胞由移植的ADSCs分化而來。說明ADSCs通過分化為血管內皮細胞的直接作用，以及分泌促血管生成因子的間接作用，參與移植物中的血管化過程。ADSCs的內分泌功能還體現在一些復雜的分泌行為。Rigotti等[15]對受放射性損傷的患者乳房進行脂肪移植后，觀察到明顯的乳房組織再生和不同階段向脂肪細胞分化的前體細胞。這種新生組織可能由移植脂肪中的ADSCs分化而來，或是宿主本身的ADSCs被調動至受損部位。目前認為調動宿主本身的ADSCs修復受損部位存在較大可能性，即富含ADSCs的移植脂肪在局部通過干細胞巢原理，調動內源性干細胞資源來再生乳腺組織。干細胞巢理論認為移植的干細胞會形成一個異位干細胞巢，通過分泌復雜的細胞因子至周圍組織液，促進新生血管生成和活化宿主自身內源性干細胞和前體細胞，從而促進移植組織的存活[16]。
因此，ADSCs因具有數量充足、獲取方便，有多向分化潛能、分泌功能，可促進移植物存活的特性，被認為是脂肪組織工程最有前景的種子細胞。
1.2 ADSCs獲取、純化及擴增方法優化
ADSCs分離培養的經典方法為酶消化法，即通過將低負壓注射器抽脂獲得的脂肪顆粒進行膠原酶消化，獲得富含ADSCs的基質血管成分，培養擴增并自然純化。除了酶消化法，Bianchi等[7]報道了一種通過溫和機械力從脂肪抽吸物中獲取脂肪和ADSCs的方法。它是采用該項目組的Lipogems專利系統將脂肪抽吸物加工處理成細小脂肪顆粒，將脂肪顆粒直接接種于培養基即可使ADSCs貼壁。經對比發現，Lipogems加工的脂肪顆粒獲得的ADSCs密度高于傳統脂肪抽吸物，而且ADSCs中VEGF、HGF等促血管生成因子表達水平也顯著高于酶消化法。該方法可能改進人ADSCs的獲取、純化和擴增流程。
2 可注射型組織工程支架
脂肪組織工程需將種子細胞種植于三維支架上，然后將這該支架復合物植入至體內。目前認為對于臨床上修復軟組織缺損和整形填充，可注射型凝膠為較適宜的支架材料，由此構建的可注射型軟組織填充物可多次注射用于大體積隆乳，且修復不規則缺損效果更好。
2.1 可注射型支架材料
2.1.1 膠原蛋白水凝膠
以膠原蛋白為主要組分構建的水凝膠，可根據膠原類型分為Ⅰ型膠原蛋白水凝膠和Ⅱ型膠原蛋白水凝膠。Ⅰ型膠原蛋白較Ⅱ型膠原蛋白更易獲取，組織內含量更多，因此研究較多。Neuss等[17]將人ADSCs與Ⅰ型膠原蛋白復合后體外培養，結果顯示ADSCs可黏附于該材料上，并保持良好的增殖生長能力。張云松等[18]以Ⅰ型膠原支架與成脂誘導后的ADSCs復合，然后植入裸鼠體內，觀察到具有三維結構及功能的新生脂肪組織形成。膠原蛋白水凝膠具有良好的親水性和孔隙率，與ADSCs復合后營養滲透良好，微循環豐富，有利于細胞增殖和分化。Shaterian等[19]研究建立了膠原蛋白復合細胞模型，1周后即可觀察到新生血管形成，最終與宿主形成了豐富血管吻合。另外，膠原水凝膠中加入明膠微球封裝的bFGF，可形成生長因子緩釋系統，研究表明其能促進組織工程脂肪的血管化形成[20]。
2.1.2 纖維蛋白膠（fibrin
sealant，FS） FS是由血漿中的纖維蛋白原和凝血酶混合后聚合而成的凝膠，通過雙聯注射器即可實現注射移植。Verseijden等[21]將ADSCs與FS復合植入小鼠體內，構建可注射型組織工程脂肪，結果顯示形成的脂肪組織微血管密度明顯高于無支架材料對照組；并且體外實驗也證實ADSCs與FS復合后，VEGF和HGF分泌量明顯高于對照組，成脂轉錄因子過氧化物酶體增殖物激活受體也表達上調。國內張云松等[22]也開展了人ADSCs與FS復合構建可注射型組織工程脂肪的研究，結果顯示在裸鼠體內長出了血管化良好的脂肪組織新生物，并且FS空白支架組在12周后已完全降解，未對周圍組織造成損傷。許兆峰等[23]也進行了類似研究，發現移植6個月后 ADSCs與FS復合組移植物存活且血管化良好。但類似研究中注射的組織量較少，如何促進大劑量注射組織的存活率、增加新生脂肪組織的組織量是亟待解決的問題。
2.1.3 復合水凝膠
單純組分的水凝膠力學強度和降解速度存在局限，通過與其他材料復合能優化其性能。① 透明質酸衍生物：透明質酸是一種重要的細胞外基質，國外研究人員將其與聚N-異丙基丙烯酰胺聚合形成水凝膠，以降低透明質酸降解速度，構造出一種熱敏性可注射型脂肪組織工程支架，將該水凝膠支架與ADSCs復合后植入動物體內顯示細胞相容性良好，新生物存活良好[24]。② Ⅰ型膠原蛋白-纖維蛋白復合水凝膠及Ⅱ型膠原蛋白-海藻酸鹽復合水凝膠：這兩種水凝膠用于軟骨組織工程的研究已有報道，膠原蛋白與纖維蛋白形成復合物后可減慢降解速度，與海藻酸鹽形成復合物后可增加力學強度，已廣泛用于脂肪組織工程研究中[25]。③ 聚L-谷氨酸/海藻酸鈉可注射凝膠：聚L-谷氨酸與海藻酸鈉共價交聯后合成可注射水凝膠，該復合材料較單純的聚L-谷氨酸具有更好的降解可控性和組織黏附性，體外實驗顯示該水凝膠支架與ADSCs具有良好的細胞相容性，不過尚缺乏長時間的體內觀察[26]。
2.1.4 脫細胞脂肪基質
組織工程研究中脫細胞基質應用越來越受到重視。近年國內外學者以脫細胞脂肪基質作為支架構建可注射型組織工程脂肪，用于修復軟組織重建[27-28]。研究通過物理和化學方法脫去脂肪組織中的細胞和油脂成分，最后粉碎成顆粒狀，使膠原結構改變以減弱酶降解性，并與ADSCs復合后注射植入大鼠體內，結果顯示了良好的組織相容性和穩定性，移植物內部脂肪形成良好，微血管豐富，并且免疫原性弱，無明顯炎性反應。
2.2 “活性細胞支架”假說
將ADSCs加入脂肪顆粒中進行的脂肪移植技術稱為細胞輔助脂肪移植術（cell-assisted lipotransfer,CAL），相比單純脂肪顆粒移植具有更高存活率[29-30]。CAL中的脂肪顆粒提供ADSCs貼附、支撐，營造適合ADSCs生長和成脂分化的微環境，并在一定時期后被ADSCs增殖而來的成熟脂肪細胞更替。與組織工程構建的各要素對比發現，CAL中的脂肪顆粒起到了類似脂肪組織工程中支架材料的作用，并且脂肪顆粒中成熟脂肪細胞可通過旁分泌或信號接觸而促進ADSCs成脂分化。因此，脂肪顆粒可以理解為是一種特殊的可注射型“活性細胞支架”，CAL則是一種簡化的脂肪組織工程，即種子細胞+可注射型“活性細胞支架”，相比完整的脂肪組織工程，其缺少生長因子要素，由此推測在CAL中引入促血管形成生長因子可能會使移植存活率增加。
3 調控ADSCs成脂分化的方法
構建的組織工程脂肪作為軟組織填充物植入體內后，ADSCs需要向脂肪細胞定向分化才能發揮修復作用。目前脂肪組織工程研究中普遍采用體外化學誘導法，ADSCs在加入地塞米松、胰島素、3-異丁基-1-甲基黃嘌呤、吲哚美辛的培養基中可分化為脂肪細胞。另外，最新研究顯示BMP-4也能通過上調過氧化物酶體增殖物激活受體C基因來促進ADSCs向脂肪細胞分化[31]。構建組織工程脂肪過程中，ADSCs由誘導培養基成脂誘導一段時間再與三維支架復合，植入體內后即開始向成熟脂肪細胞轉化。化學誘導法具有簡單高效的優點，缺點是高濃度試劑對人體可能存在毒性。
共培養作為一種有別于化學誘導法的生物誘導方式逐漸成為研究熱點。Wang等[32]的研究證實，ADSCs與嗅鞘細胞共培養過程中可成功分化為嗅鞘樣細胞。許海委等[33]將兔來源ADSCs與軟骨細胞共培養后也表達軟骨細胞標記物。對共培養誘導分化機制進行的研究提示，共培養可能是通過旁分泌、細胞間接觸作用和縫隙連接這3種機制發揮誘導作用，可能成為組織工程中誘導種子細胞定向分化的有效方法。但目前尚缺乏將ADSCs與成熟脂肪細胞共培養誘導其向脂肪細胞分化的研究報道，特別是比較共培養和化學誘導法的成脂效率，仍需更多研究。
4 促進組織工程脂肪存活的策略
脂肪組織具有豐富的毛細血管網，以直接營養脂肪細胞。因此，構造微血管化結構保證充足血供，對促進組織工程脂肪的穩定存活具有重要影響[34]。目前研究較多的是采用不同方式引入促血管化的生長因子。
4.1 促血管生成相關因子
4.1.1 VEGF
VEGF具有直接且專一的促進內皮細胞增生、加速新生血管形成的作用。外源性VEGF降解速度快、半衰期短，很難維持穩定的作用濃度。黎洪棉等[35]利用FS具有緩釋作用的特性，將ADSCs與含有外源性VEGF的FS支架復合，注射植入裸鼠體內后觀察顯示，該方法對于增加組織血管化和脂肪組織形成有效。楊波等[36]通過將腺病毒介導VEGF基因導入ADSCs后，與支架復合構建組織工程脂肪，結果顯示移植物血管密度較未轉染組顯著增加，新生物質量也得到提高，說明在組織工程脂肪移植后穩定提供VEGF刺激可促進血管形成，從而提高移植物存活率。
4.1.2 其他生長因子
① 肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）：研究顯示HGF相比VEGF具有更強大的促血管生成作用[37]。王有虎等[38]利用重組腺病毒介導HGF成功轉染鼠MSCs，結果顯示攜帶HGF基因的MSCs能促進移植顆粒脂肪新生血管形成。但目前HGF轉染ADSCs的研究仍局限于體外階段，對于導入該基因后對脂肪組織工程體內促血管作用以及與VEGF的促血管化作用對比均需要進一步研究。② 富血小板血漿：富血小板血漿含有多種高濃度生長因子，近年研究者將其與FS復合作為生長因子穩定供體，探討與ADSCs共混后注射植入動物體內構建血管化組織工程脂肪的可行性，結果顯示了較好的血管形成和較高的存活率[39]。③ 其他因子：其他促血管生成的生長因子還有bFGF、TGF-β、血管緊張素1等，它們主要以協同作用產生促血管效應，單獨研究較少。
4.2 植入方式
研究表明，改善脂肪移植植入方式對增加血運有一定幫助[40]。將組織工程脂肪注射入不同層次腔隙中，增加移植物與周圍宿主組織的接觸面，可明顯改善移植物早期的血氧供應。此外，對宿主植入部位采用預擴張技術減輕植入物所受張力，即預先采用擴張器或注射可被降解的組織以作為臨時填充物，可改善移植物血運重建，也為組織再生預留了充足空間，特別是隆乳等注射量較大的部位[41]。
5 總結及展望
目前ADSCs構建可注射型組織工程脂肪的基礎研究已取得了較大發展：ADSCs應用潛力已得到證實；實現可注射移植最為關鍵的支架材料涌現出較多單一水凝膠和復合水凝膠應用方案，亦有脫細胞基質支架研究；對促血管化生長因子的引入進行了多種創新，如生長因子基因導入、明膠微球緩釋等。另外，“活性細胞支架”假說以及ADSCs共培養誘導分化的理念有可能促進可注射型組織工程脂肪的構建，但尚需更多研究論證。
但將其用于臨床修復軟組織缺損和整形填充尚存在以下問題需要解決：① 體外擴增和誘導后的ADSCs移植于人體后會否產生不利影響尚不明確；② 可注射支架材料適宜不同部位和容量的軟組織填充所需要的力學強度、降解速度、孔隙率等需要詳細量化研究；③ 促血管生成因子或其基因的導入是否會產生畸變有待觀察；④ 可注射型脂肪組織工程模型主要是在小型動物體內構建，還需要更大范圍填充量、更長隨訪時間的研究。
盡管面臨這些難題，以ADSCs為種子細胞復合可注射型支架材料構建組織工程脂肪仍是極具應用潛力的研究領域，有望為修復軟組織缺損和整形填充提供優良、易操作的可注射型填充材料。